pengaruhvariasi konsentrasi polimer dari media …

9
Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30 22 PENGARUHVARIASI KONSENTRASI POLIMER DARI MEDIA PENDINGIN PADA PROSES QUENCH TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KETANGGUHAN IMPAK DARI BAJA AISI 4140 Susri Mizhar 1,* dan Sugianto Simatupang 2 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Industri Institut Teknologi Medan Jl. Gedung Arca No. 52 Telp.(061) 7363771 Fax. (061) 734794 Medan 20271 Sumatera Utara *E.mail : [email protected] ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ketangguhan(toughness) dan struktur mikro dari baja karbon menengah paduan rendah (low alloy medium carbon steel) AISI 4140 setelah proses Quench-Temperdengan variasi konsentrasipolimer dari media pendingin dan variasi temperatur tempering. Pada penelitian ini material terlebih dahulu di bentuk menjadi spesimen impak dan kemudian di panaskan (heat treatment) pada temperatur 860°C dan di tahan selama 1 jam lalu didingin dengan cepat (quench) pada media pendingin polimer dengan variasi konsentrasi 20%, 30% dan 40% sampai mencapai temperatur kamar. Kemudian di Tempering dengan variasi temperatur 400°C dan temperatur 500°C dengan waktu penahanan ( hold time ) selama 1 jam. Hasil pengujian impak tertinggi setelah proses tempering pada temperatur 500°C pada konsentrasi 40% polimer yaitu 1J/mm 2 . Pengamatan struktur mikro memperlihatkan fasa martensite setelah proses quench dan perubahan fasa temper martensite terlihat setelah proses temper pada temperatur 400°C dan temperatur 500°C. Kata kunci ; AISI 4140, Mikrostruktur, Ketangguhanimpak, Quench, Tempering. PENDAHULUAN Mengendalikan sifat mekanis bahan yang terbuat dari baja adalah penting sebab sifat mekanis baja dapat berubah secara drastis bahkan di kelompok yang sama setelah penerapan proses perlakuan panas (heat treatment). Salah satu jenis baja yang sering digunakan dalam dunia industri adalah tipe AISI 4140, baja tersebut banyak digunakan pada komponen mesin karena sifat mekanis yang dimiliki baja ini dapat direkayasa sesuai dengan penggunaan. Dalam pembuatan komponen yang baik harus ada hubungan antara sifat mekanis yang dibutuhkan dengan manufaktur yang akan dilakukan. Sering terjadi kesalahan seperti hasil produksi yang tidak sesuai dengan perencanan (design), kemungkinan pada saat melakukan pembuatan komponen mengalami kesulitan yang disebabkan kurangnya data - data pendukung yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan perencanaan (design). Untuk dapat mengatasi hal tersebut perlu dilakukan penelitian awal agar data - data pendukung yang dibutuhkan saat melakukan proses produksi (manufacture) dapat digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas (quench) dengan variasi media pendingin terhadap sifat mekanis (mechanical properties) dan struktur mikro pada baja karbon sedang tipe AISI 4140 . Proses perlakuan panas meliputi pemanasan baja pada suhu tertentu,

Upload: others

Post on 16-Oct-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

22

PENGARUHVARIASI KONSENTRASI POLIMER DARI MEDIA

PENDINGIN PADA PROSES QUENCH –TEMPER TERHADAP STRUKTUR

MIKRO DAN KETANGGUHAN IMPAK DARI BAJA AISI 4140

Susri Mizhar1,*

dan Sugianto Simatupang2

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Industri Institut Teknologi Medan

Jl. Gedung Arca No. 52 Telp.(061) 7363771 Fax. (061) 734794 Medan 20271 Sumatera Utara

*E.mail : [email protected]

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ketangguhan(toughness) dan struktur mikro dari baja

karbon menengah paduan rendah (low alloy medium carbon steel) AISI 4140 setelah proses

Quench-Temperdengan variasi konsentrasipolimer dari media pendingin dan variasi temperatur

tempering. Pada penelitian ini material terlebih dahulu di bentuk menjadi spesimen impak dan

kemudian di panaskan (heat treatment) pada temperatur 860°C dan di tahan selama 1 jam lalu

didingin dengan cepat (quench) pada media pendingin polimer dengan variasi konsentrasi 20%,

30% dan 40% sampai mencapai temperatur kamar. Kemudian di Tempering dengan variasi

temperatur 400°C dan temperatur 500°C dengan waktu penahanan ( hold time ) selama 1 jam.

Hasil pengujian impak tertinggi setelah proses tempering pada temperatur 500°C pada

konsentrasi 40% polimer yaitu 1J/mm2. Pengamatan struktur mikro memperlihatkan fasa

martensite setelah proses quench dan perubahan fasa temper martensite terlihat setelah proses

temper pada temperatur 400°C dan temperatur 500°C.

Kata kunci ; AISI 4140, Mikrostruktur, Ketangguhanimpak, Quench, Tempering.

PENDAHULUAN

Mengendalikan sifat mekanis bahan

yang terbuat dari baja adalah penting

sebab sifat mekanis baja dapat berubah

secara drastis bahkan di kelompok yang

sama setelah penerapan proses perlakuan

panas (heat treatment). Salah satu

jenis baja yang sering digunakan dalam

dunia industri adalah tipe AISI 4140, baja

tersebut banyak digunakan pada

komponen mesin karena sifat mekanis

yang dimiliki baja ini dapat direkayasa

sesuai dengan penggunaan.

Dalam pembuatan komponen yang baik

harus ada hubungan antara sifat mekanis

yang dibutuhkan dengan manufaktur yang

akan dilakukan. Sering terjadi kesalahan

seperti hasil produksi yang tidak sesuai

dengan perencanan (design), kemungkinan

pada saat melakukan pembuatan

komponen mengalami kesulitan yang

disebabkan kurangnya data - data

pendukung yang dibutuhkan untuk

mendapatkan hasil yang sesuai dengan

perencanaan (design).

Untuk dapat mengatasi hal tersebut

perlu dilakukan penelitian awal agar data -

data pendukung yang dibutuhkan saat

melakukan proses produksi (manufacture)

dapat digunakan. Penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui pengaruh perlakuan

panas (quench) dengan variasi media

pendingin terhadap sifat mekanis

(mechanical properties) dan struktur

mikro pada baja karbon sedang tipe AISI

4140 .

Proses perlakuan panas meliputi

pemanasan baja pada suhu tertentu,

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

23

dipertahankan pada waktu tertentu, dan

didinginkan pada media pendingin tertentu

pula. Perlakuan panas mempunyai tujuan

untuk meningkatkan keuletan,

menghilangkan tegangan internal,

menghaluskan butir Kristal, meningkatkan

kekerasan, tegangan tarik dan sebagainya,

tujuan ini akan tercapai seperti apa yang

diinginkan jika memperhatikan faktor

yang mempengaruhinya, seperti suhu

pemanas dan media pendingin yang

digunakan ( Wibowo, 2006).

Perlakuan untuk menghilangkan

tegangan dalam dan menguatkanbajadari

kerapuhan disebut dengan memudahkan

(tempering). Tempering didefenisikan

sebagai proses pemanasan logam setelah

dikeraskan pada temperatur tempering

(dibawah suhu kritis), yang dilanjutkan

dengan proses pendinginan (koswara,

1991).

Penggunaan pelumas sebagai media

pendingin akan menyebabkan timbulnya

selaput karbon pada spesimen tergantung

dari besarnya viskositas pelumas. Atas

dasar untuk memperbaiki sifat baja

tersebut, maka peneliti memilih perlakuan

panas dengan quenching media polimer

dan dilanjutkan perlakuan panas

tempering.Peneliti ini memanfaatkan baja

karbon menengah paduan rendah AISI

4140 untuk mengetahui sifat mekanik

melalui uji ketangguhan serta sifat fisis

melalui uji mikro struktur.

George Krauss (2005), ketika kekuatan

tinggi dan dibutuhkan ketangguhan yang

cukup, tempering dilakukan pada

temperatur rendah sekitar 200°C (390°F)

dan ketika kekuatan cukup dan kebutuhan

ketangguhan yang tinggi, tempering

dilakukan pada temperatur tinggi sekitar

500°C ( 930°F ). Woei-Shyan Lee dan

Tzay-Tin Su (1997), Variasi kekuatan dan

kekerasan dari baja AISI 4340

mengindikasikan penurunan kekuatan

sebagai kenaikan temperatur dan waktu

penahan selama tempering. Keuletan dari

material meningkat dengan peningkatan

termperatur dan waktu penahanan, tetapi

ketangguhan dan keuletan merosot ketika

ditemper pada temperatur 300°C.

Karmin (2009), Salah satu upaya untuk

meningkatkan ketahanan aus, kekerasan

dan kekuatan baja dapat dilakukan dengan

proses pengerasan termal, pada proses ini

baja mengalami beberapa tahap proses

yaitu: pemanasan awal, pemanasan lanjut,

penahanan waktu pada suhu stabil, dan

pendinginan. Kekerasan yang dapat

dicapai tergantung pada kadar karbon

dalam logam baja dan unsur lainnya dalam

baja, temperature pemanasan, holding time

dan laju pendinginan yang dilakukan saat

proses perlakuan panas, perlu dipahami

pada proses pengerasan baja, bahan yang

diproses rentan akan kejadian yang tidak

kita inginkan, seperti distorsi, retak atau

pun tidak tercapainya kekerasan, yang kita

inginkan. Untuk menanggulangi hal ini

perlu dilakukan perencanaan dan

pengendalian yang benar, baik segi teoritis

maupun pelaksanaan praktek dalam proses

pengerasan.

Menurut Muhammad Zuchry (2012),

Temperatur dan bentuk takikan akan

berpengaruh terhadap kekuatan impak

bahan dan ketahanan bahan yang

mengalami tumbukan tergantung dari sifat

mekanis bahan tersebut apakah bahan

tersebut ulet, kuat, getas, ataupun rapuh.

Menurut Bayu Adie S Dkk (2013),

media pendingin air dan oli menghasilkan

mikro struktur berupa martensit dan

retained austenite. Pada pendinginan celup

polimer dihasilkan struktur mikro berupa

campuran bainit bawah dan

martensit.Sedangkan pada pendinginan

udara struktur yang dihasilkan adalah ferrit

dan perlit.Pendinginan dengan larutan

PVA 20% paling mendekati standart

kelayakan kekerasan yaitu 416 HBN,

dibawah media pendingin air dan oli SAE

20W menunjukan koefisien ekspansi yang

lebih kecil dibandingkan polimer ataupun

air. Dengan mempertimbangkan hasil

pengujian, heat treatment dengan quench

oli SAE 20W menunjukan performa

yangpaling optimum

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

24

Tempering

Tempering adalah pemanasan kembali

dari baja yang di keraskan pada temperatur

dibawah temperatur kritis yang disusul

dengan pendinginan untuk menghilangkan

tegangan dalam (sisa) dari baja akibat

proses quenching.Melalui temper,

kekerasan dan kerapuhan dapat di

turunkan sampai memenuhi

persyaratan.kekerasan turun,kekuatan tarik

akan turun,sedangkan keuletan dan

ketangguhanakan meningkat.temperatur

pemanasan pada proses tempering

memiliki beberapa ingkatan:

Pengujian Impak

Baja karbon yang biasanya bersifat ulet

dapat diubah menjadi getas bila berada

dalam kondisi tertentu.Maka disini untuk

menentukan kepekaan terhadap patah

getas, sering digunakan pengujian

impak.Benda uji disiapkan secara khusus,

ukuran dan bentuknya ditentukan sesuai

standart.jenis pengujian impak yang

dikenal ada dua macam yaitu dengan

metode Izop dan Charpy.

Pengujian ketangguhan dilakukan untuk

mengetahui sifat-sifat mekanis suatu

logam dan paduannya.Pada bahan benda

uji imppak dibuat takikan atau dibuat

beralur dan diputuskan dengan satu

pukulan (kecepatan peretakan dan

kecepatan perubahan bentuk).Fungsi dari

takikan ini adalah untuk melokalisir energi

patah, perpatahan pada spesimen uji

imapact itu.Oleh karena itu untuk

mengetahui besarnya energi impak maka

dibuat takikan pada spesimen serta

kedalaman takikan telah ditentukan sesuai

standarisasi ASTM mulai dimensi

minimum sampai maksimum pengujian

impak berdasarkan prinsip hokum

kekekalan energi yang menyatakan jumlah

energi mekanik konstan.

Pada gambar 1. menunjukkan palu

godam dilepas dengan ketinggian H1 dari

pusat benda uji yang bersudut a dan

setelah menabrak benda uji palu mengayun

sampai ketinggian H2 dari pusat benda uji

yang bersudut β. Pada kondisi ini besar

tenaga kinetic Ek1 dan Ek2 sama dengan

nol karna kecepatan V1 dan V2 sama

dengan nol yaitu berada pada kondisi

berhenti. Besarnya tenaga potensial Ep1 =

m.g.H1 dan tenga potensial Ep2 = m.g.H2.

jadi tenaga yang diserap benda uji atau

tenaga untuk mematahkan.

W = Ep1 – Ep2

W = GR (cos β – cos α) (joule)

Gambar 1. Prinsip pengukuran pengujian

ketangguhan

Nilai imapk bahan (K) merupakan hasil

bagi tenaga untuk mematahkan benda uji

(joule) dengan luas penampang patah

benda uji (mm²), dirumuskan dengan

K=𝑊

𝐴˳ …………………....1

Dimana :

K = nilai pukulam tarik (J/mm2)

W = energi terserap (J)

G = massa berat palu godam (kg)

R = jarak titik pusat ke titik berat

palu godam (m)

α = sudut jatuh dalam

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

25

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan

adalah metode eksperimental yang

dilakukan di laboaratorium Institute

Teknologi Medan (ITM), laboratorium

Universitas Negeri Medan (UNIMED).

Kategori rancangan percobaan yang dipilih

adalah Pre-EksperimentalDesigns bertipe

static comparations, jadi ada kelompok

material percobaan /eksperimen dan

kontrol. Kelompok eksperimen terdiri dari

spesimen yang telah mengalami quench

dengan variasi media pendingin polimer

konsentrasi rendah, polimer konsetrasi

menengah dan polimer konsentrasi tinggi

dan masing- masing kelompok berjumlah 3

spesimen. Eksperimen untuk kelompok

kontrolsetelah proses temperingdilakukan

sebagai pembanding, bagaimanakah

perbedaan yang terjadi antara material

yang telah mengalamiQuenchdengan yang

mengalami tempering.

Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan

adalah baja karbon menengah paduan

rendah (low alloy medium carbon steel)

AISI/SAE 4140 berbentuk spesimen impak

E23 tipe C

Gambar 2. Spesimen impak standarisasi

type C E23

Gambar 3. Diagram alir penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data Hasil Pengujian

Hasil dalam penelitian ini berupa data

angka, gambar, grafik dan foto-foto

penelitian. Pengujian dilakukan pada

spesimen sesudah diberikan perlakuan

panas (heat treatment). Hal ini dilakukan

agar mengetahui perubahan yang terjadi

pada sepesimen dengan pengujian impak

dan struktur mikro.

Hasil Pengujian Komposisi Kimia

Berbagai jenis macam baja ditentukan

berdasarkan atas unsur karbon yang

terkandung dalam suatu material

tersebut.Begitu juga dengan

pengklasifikasian baja paduan (Alloy

steels). Tabel berikut ini menunjukkan

data komposisi kimia unsur-unsur yang

ada dalam material AISI 4140 menurut

standar American Iron and Steel Institute.

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

26

Tabel 1 menunjukkan hasil dari pengujian

komposisi material uji yang akan digunakan

pada penelitian, dan termasuk dalam baja AISI

4140 yaitu baja karbon menengah paduan

rendah (Low Alloy Medium Carbon

Steel)material uji mengandung.

Tabel 1 Komposisi kimiabaja AISI 4140.

No. Nama

Unsur Simbol

Kandungan

(%)

1. Carbon C 0,4129

2. Silicon Si 0,2303

3. Sulfur S 0,0048

4. Phospor P 0,0131

5. Manganese Mn 0,6812

6. Nikel Ni 0,0313

7. Chromium Cr 0,9473

8. Molybdenum Mo 0,1809

9. Vanadium V 0,0093

10. Copper Cu 0,0138

11. Seng Sn 0,0016

12. Alumunium Al 0,0154

13. Ferro Fe 97,458

Dari pengujian komposisi kimia diatas

menunjukkan bahwa spesimen yang

digunakan untuk pengujian ini merupakan

baja AISI 4140.

Analisa Struktur Mikro

Pengujian foto mikro bertujuan untuk

mengetahui struktur yang terkandung

dalam spesimen. Struktur mikro yang

berbeda akan memberikan pengaruh yang

berbeda pada sifat mekanis bahan.

Sebelum dilakukan pengamatandan setelah

proses pengamplasan, polishing dan

pengetsaan dengan HNO3, pada spesimen

uji baja AISI 4140, struktur mikro

dimanati melalu mikrokop optik dengan

pembesaran 400 X.

Hasil Foto Mikro Struktur Hardening

860°C Polymer 20%, 30%, dan 40%

Dari gambar 4-6 (a), (b), dan (c) terlihat

struktur martensit telah terbentuk,

perubahan struktur ini disebabkan karena

proses hardeningpemanasan dengan

temperatur yang cukup tinggi 860°C,

kemudian didinginkan dengan laju

pendinginan yang cepat quench dengan

variasi konsentrasi polymer.

(a)

Gambar 4. Foto mikro specimen

Hardening 860°C Polymer 20%

(b)

Gambar 5. Foto mikro spesimen

Hardening 860°C Polymer30%

(c)

Gambar 6. Foto mikro spesimen

Hardening 860°C Polymer 40%

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

27

Struktur lain yang terlihat yaitu bainit

yang berwarna hitam dan berbentuk garis-

garis seperti lidi/jarum menandakakan

spesimen ini bersifat keras dan getas.

Terlihat perbedaan dari gambar mikro

diatas cenderung lebih getas terdapat pada

gambar (b) dimana permukaannya terlihat

kasar dibandingkan dengan gambar (a) dan

(c) terbukti dengan penurunan harga impak

mencapai 4.76%.

Hasil Foto Mikro Struktur Tempering

400°C Polymer 20%, 30%, dan 40%

(d)

Gambar 7. Foto mikro spesimen

Tempering 400°C Polymer 20%

(e)

Gambar 8. Foto mikro spesimen

Tempering 400°C Polymer 30%

(f)

Gambar 9. Foto mikro spesimen

Tempering 400°C Polymer 40%

Dari gambar 7-9 (d), (e), dan (f) diatas

terlihat spesimen Tempering 400°C

konsentrasi Polymer memiliki struktur

mikro bainit dan temper martensit.

Struktur bainit terlihat gelap

penyebarannya yang hampir menyeluruh

menandakan sepesimen ini bersifat keras

dan getas.Struktur bainit bersifat keras

akibat kandungan karbon yang dimiliki

material, terbukti gambar (f) harga

impaknya mengalami penurunan mencapai

8.77%.Struktur temper martensit terlihat

berwarna putih, berbentuk seperti

jarum/lidi.

Hasil Foto Mikro Struktur Tempering

500°C Polymer 20%, 30%, dan 40%

(g)

Gambar 10. Foto mikro spesimen

Tempering 500°C Polymer 20%

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

28

(h)

Gambar 11. Foto mikro spesimen

Tempering 500°C Polymer 30%

(i)

Gambar 12. Foto mikro spesimen

Tempering 500°C Polymer 40%

Dari gambar 10-12 (g), (h), dan (i) diatas

terlihat spesimen Tempering500°C

konsentrasi polymer memiliki struktur

temper martensit dan bainit terlihat

berbutir kasar. Struktur bainit yang kasar

menandankan bersifat getas dan keras,

terbukti pada gambar (h) harga impak

mengalami penurunan mencapai 46.47%.

Temper martensit merupakan struktur yang

cenderung lebih tangguh/ulet. Hal ini

ditandai dengan adanya kenaikan nilai

ketangguhan pada gambar (i) mencapai

62%.struktur karbida dan austenit sisa

(retained austenite) yaitu austenite yang

tidak berhasil bertransformasi menjadi

martensit pada proses quench.

Analisa Pengujian Impak

Pengujian impak bertujuan untuk

mengukur ketangguhan atau keuletan

bahan terhadap beban tiba-tiba dengan

cara mengukur perubahan energi potensial

sebuah palu godam yang dijatuhkan pada

ketinggian tertentu. Data hasil pengujian

ini dikelompokkan menjadi 9 kelompok,

yaitu data pengujian spesimen hardening

850oC dengan quench dan data spesimen

temper dengan temperatur 400oC &

500oC Setiap kelompok terdapat 3

spesimen, rata-rata data hasil pengujian

dijadikan sebagai hasil akhir. Secara

umum, hasil pengujian impak yang didapat

dari pengujian terlihat dalam tabel dan

diagram berikut ini.

Gambar 13. Diagramhardening 860°C

impak vs Konsetrasi

Menurut jurnal Alex Sandro dkk yang

berjudul pengaruh proses tempering pada

temperatur tinggi terhadap ketangguhan

(Thoughness) dan struktur mikro baja

karbon tipe aisi/sae 1040, hasil yang

diperoleh dari pengujian ketangguhannya

pada hardening 900°C dengan media

pendingin polimer adalah 0.4 joule/mm²,

tempering 400°C didapat nilai

ketangguhan sebesar 0.94 joule/mm²,

sedangkan pada tempering temperatur

500°C dengan media polimer harga

ketangguhan semakin naik menjadi 1.04

joule/mm².

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

29

Pada gambar 13 diagram ditunjukkan

ketangguhan hardening 860° C Polymer

20% dengan rata - rata 0,21Joule/mm²,

ketangguhan di konsentrasi 30%

kemudian mengalami penurunan menjadi

0.2 Joule/mm², hal ini di sebabkan satu

dari 3 spesimen mengalami

lajupendinginan tidak cepat, struktur bainit

yang berwarna hitam dan berbentuk garis-

garis kasar seperti lidi/jarum

menandakakan spesimen ini bersifat keras

dan getas. Setelah proses hardening 860°

C Polymer 40% maka harga impak

mengalami kenaikan mencapai 30%

menjadi 0.26 Joule/mm².

Pada gambar diagram 14 ditunjukkan

ketangguhan tempering 400°Cpolimer

20% adalah 0,30Joule/mm², ketangguhan

kemudian mengalami peningkatan

mencapai 90% menjadi 0.57 Joule/mm².

Pada proses temper400°Cpolimer

40%ketangguhan mengalami penurunan

mencapai 8.77% menjadi 0.52 joule/mm².

hal ini di sebabkan spesimen memiliki

struktur mikro bainit dan temper martensit.

Gambar 14. Diagramtempering

400°CImpak VS Konsentrasi

Struktur bainit terlihat gelap, memiliki

ukuran butir besar dan kasar.Struktur

bainit bersifat keras akibat kandungan

karbon yang dimiliki

material.strukturtemper martensit terlihat

berwarna putih, berbentuk seperti

jarum/lidi yang kasar penyebarannya yang

hampir menyeluruh menandakan

sepesimen ini bersifat keras dan getas.

Gambar 15. Diagramtempering

500°CImpak VS Konsentrasi

Pada gambar diagram 15 ditunjukkan

ketangguhan tempering 500°Cpolimer

20% adalah 0,71Joule/mm², ketangguhan

konsentrasi 30% kemudian mengalami

penurunan menjadi 0.38 Joule/mm² setelah

proses tempering 500°C polimer 40%

maka harga impak mengalami kenaikan

mencapai 163.15% menjadi 1 Joule/mm².

Penurunana ketangguhan terjadi pada

konsentrasi 30% yang mencapai 46.47%

penurunan ini di sebabkan terbentuknya

butir temper martensit dan bainit yang

sangat kasar yang cenderung sangat keras

dan getas. Ketangguhan kemudian

meningkat setelah dilakukan proses temper

500°C konsentrasi 40% , di

karenakanmemiliki struktur Temper

martensit merupakan struktur yang

cenderung lebih tangguh/ulet. Hal ini

ditandai dengan adanya kenaikan nilai

ketangguhan pada spesimen yang

mencapai 62%.struktur karbida dan

austenit sisa (retained austenite) yaitu

austenite yang tidak berhasil

bertransformasi menjadi martensit pada

proses quench.. Peningkatan temperatur

temper konsentrasi 40% semakin

menyeragam struktur temper martensit

sehingga didapat ketangguhan maksimal

pada proses tempering 500°C konsentrasi

40% yaitu 1 joule/mm².

Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 2 No. 1, Mei 2016 : 22-30

30

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah

dilakukan pada baja AISI 4140, yang telah

diberi perlakuan panas heat treatment

untuk pngujian ketangguhan dan struktur

mikro dapat di ambil kesimpulan bahwa,

perlakuan panas dapat mengubah struktur

mikro baja AISI 4140, dengan berubahnya

struktur mikro maka sifat mekanisnya juga

akan mengalami perubahan.

1. Pada proses hardening 860°C didapat

nilai impak tertinggi pada konsentrasi

polymer 40% dengan rata – rata 0.26

joule/mm². Pada proses temper 400°C

nilai impak tertinggi didapat pada

konsentrasi 30% dengan rata 0.57

joule/mm². Pada proses tempering

500°C harga impak mengalami

kenaikan pada konsentrasi 40%

mencapai 75.43% menjadi 1 joule/mm².

2. Pada proses hardening 860°C

konsentrasi 40% harga impak didapat

dengan rata –rata 0.26 joule/mm², pada

proses tempering 400°C konsentrasi

40% harga impak dengan rata –rata

0.52 joule/mm².sedangkan pada prose

tempering 500°C konsentrasi 40%

mengalami kenaikan mencapai 140.3%

menjadi 1 joule/mm². maka dari itu

peneliti mendapat sains bahwa semakin

bertambah konsentrasi dan temperatur

tempering maka semakin tinggi harga

impak yang di dapat.

3. Struktur mikro pada proses hardening

860°C konsentrasi 40% memiliki fasa

martensit dan bainit menandakan

spesimen bersifat gatas dan keras,

sesudah proses temper 400°C dan 500°

pada konsentrasi 40% struktur mikro

didapat fasa bainit, temper martensit

dan retained austenitemenandakan

spesimen bersifat ulet/tangguh.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Bayu, A, S, (dkk) Pengaruh Media

Pendingin Pada Heat Treatment

Terhadap Struktur Mikro dan Sifat

Mekanik Friction Wedge AISI 1340,

Surabaya.

[2]. Gunawan dwi haryadi. Pengaruh

Kecepatan Air Sirkulasi Sebagai

Medium Quenching Terhadap

Kekerasan Dan Struktur Mikro Pada

Baja Aisi 4140. 1 Januari 2008.

[3]. Karmin, 2009, Pengendalian Proses

Pengerasan Baja Dengan Metode

Quenching.

[4]. Koswara, Engkos, 1991, Pengujian

Bahan Logam. Bandung, Humaniora

Utama Press.

[5]. Krauss G, 2005, Steel Processing,

Structure, and Performance, Ohio.

[6]. Lee, W.S, & Su T.T, 1997,

Mechanical Properties and

Mickrostructural Features Of Aisi

4340 High-Strength Alloy Steel

Under Quenched and Tempered

Conditions, journal Of Materials

Processing Technology 87 (1997)

198-206.

[7]. Muhammad, zuchry, M, 2012,

Pengaruh Temperatur dan Bentuk

Takikan Terhadap kekuatan Impak

Logam, Palu.

[8]. Pollack, H.W, 1988 “Materials

Science and Metallurgy”, 4th

, New

Jersey, Prentice Hall.

[9]. Schonmentz. G. 1985, “Pengetahuan

Bahan dalam Pengerjaan Logam”

Bandung Aksara. [10]. Wibowo, B. T. 2006, Pengaruh Temper

Dengan Quenching Media Pendingin

Oli Mesran SAE 40 Terhadap Sifat Fisis

dan Mekanis Baja ST 60.Semarang.

Universitas Negeri Semarang.

[11]. Willyanto, Anggono (dkk), Optimasi

Proses Tempering Baja Aisi 4140 Untuk

Peningkatan Sifat Mekanik Roller Cyclo

Speed Reducer. Fakultas Teknologi

Industri Universitas Kristen Petra

Product Innovation and Development

Centre Petra Christian UniversityJ1.

Siwalankerto 121-131, Surabaya 60236.